認(rèn)知學(xué)徒制在實(shí)踐基地課程教學(xué)中的應(yīng)用
——以“水火箭制作與發(fā)射”為例

孫華梅

2006年4月，中共中央辦公廳、國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)和改進(jìn)未成年人校外活動(dòng)場(chǎng)所建設(shè)和管理工作的意見》，文件指出青少年宮等中小學(xué)生素質(zhì)教育實(shí)踐基地是公益性的未成年人教育場(chǎng)所，與學(xué)校教育相互聯(lián)系、相互補(bǔ)充。如何使知識(shí)不脫離學(xué)習(xí)情境，如何培養(yǎng)學(xué)生高階的思維能力和解決問題的能力，學(xué)會(huì)采用恰當(dāng)策略完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)任務(wù)？實(shí)踐基地引入“認(rèn)知學(xué)徒制”理論，目的是把學(xué)生培養(yǎng)成為具有高階思維能力的學(xué)習(xí)者，促進(jìn)知識(shí)和技能向工作場(chǎng)所成功遷移，能夠適應(yīng)學(xué)習(xí)者的個(gè)體差異并能促進(jìn)其個(gè)性發(fā)展，提高學(xué)習(xí)能力。

一、認(rèn)知學(xué)徒制的概述

認(rèn)知學(xué)徒制是1989 年由美國(guó)心理學(xué)家柯林斯和布朗等提出的一種教學(xué)模式或?qū)W習(xí)環(huán)境［1］。它強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，在專家或教師的指導(dǎo)下，讓學(xué)習(xí)者沉浸在真實(shí)世界的情境中，逐漸獲得專家或教師的專業(yè)知識(shí)，通過實(shí)際操作或教學(xué)實(shí)踐形成處理復(fù)雜任務(wù)的能力。它吸取了傳統(tǒng)學(xué)徒制中的示范、指導(dǎo)和腳手架等核心技術(shù)要素，同時(shí)與學(xué)校教育教學(xué)相結(jié)合，使知識(shí)的學(xué)習(xí)在真實(shí)的任務(wù)中開展，有效改善了孤立學(xué)習(xí)理論知識(shí)的現(xiàn)狀。

認(rèn)知學(xué)徒制的框架包括內(nèi)容、方法、順序和社會(huì)性4個(gè)維度18個(gè)要點(diǎn)［2］，如下頁(yè)表1所示。

表1 認(rèn)知學(xué)徒制學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)原則

認(rèn)知學(xué)徒制引入實(shí)踐基地教育教學(xué)實(shí)踐，具有重要意義。一是可以讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、總結(jié)問題、反思問題，從“教師（專家）”的角度得到解決方案，“教師（專家）”的視角有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)。二是可以為學(xué)生創(chuàng)造學(xué)習(xí)場(chǎng)景，使學(xué)生處于開放性、多元化的學(xué)習(xí)環(huán)境中，讓學(xué)生有更多獲取知識(shí)的渠道和途徑，引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)并對(duì)結(jié)果作出合理評(píng)價(jià)。三是為教師和學(xué)生提供了一個(gè)共同學(xué)習(xí)的平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生探索任務(wù)，并通過合作分享彼此的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，能夠清晰地表達(dá)自己的理念，學(xué)會(huì)反思，培養(yǎng)與他人合作的能力和團(tuán)隊(duì)精神。

二、基于認(rèn)知學(xué)徒制理念的課程實(shí)施要點(diǎn)

下面結(jié)合“水火箭制作與發(fā)射”課程的實(shí)施，從四個(gè)維度談?wù)務(wù)J知學(xué)徒制理念下的課程實(shí)施要點(diǎn)。

1.“內(nèi)容”維度

首先，教師在課程開始做演示，發(fā)射多個(gè)制作稍有差別的水火箭，學(xué)生觀察水火箭的外形以及發(fā)射過程。此時(shí)教師已經(jīng)直接呈現(xiàn)本節(jié)課的活動(dòng)內(nèi)容之一——水火箭的發(fā)射，學(xué)生對(duì)于本次活動(dòng)課應(yīng)交出怎樣的作品有了直觀的了解。活動(dòng)結(jié)果的直接呈現(xiàn)能夠有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生產(chǎn)生探索新知識(shí)的欲望。

接著，教師將學(xué)生分組，學(xué)生小組討論、分析“水火箭為什么能夠升空？”“為什么有的水火箭偏離原定飛行軌跡？”等問題。學(xué)生根據(jù)實(shí)地觀察水火箭發(fā)射時(shí)的現(xiàn)象，如水從水火箭尾部噴涌而出，聯(lián)系生活中的現(xiàn)象嘗試分析出水火箭能夠飛行的原理；針對(duì)部分水火箭在飛行過程中出現(xiàn)尾甩和旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，學(xué)生分析、討論可能產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因。小組成員將討論的問題與解決問題的方法記錄下來，以便在小組間進(jìn)行交流。在這一過程中，學(xué)生能夠初步總結(jié)出水火箭發(fā)射的原理以及水火箭結(jié)構(gòu)在飛行過程中的大概作用。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生已經(jīng)獲得部分專業(yè)知識(shí)。

接下來，教師要求各小組將討論過程中的有用信息提煉出來，并根據(jù)觀察到的現(xiàn)象設(shè)計(jì)出一個(gè)具有相對(duì)合理飛行路徑的水火箭。學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中通過觀察現(xiàn)象、分析討論、總結(jié)反思后嘗試完成任務(wù)，本次課程回到了水火箭制作這一首要活動(dòng)內(nèi)容。

在制作過程中，教師不斷巡查，觀察學(xué)生如何完成制作任務(wù)，檢查學(xué)生在活動(dòng)中遇到的問題，及時(shí)分析問題產(chǎn)生的原因，傾聽學(xué)生的反思。其實(shí)，教師在學(xué)生了解如何制作水火箭的過程中已經(jīng)和他們一起制定了學(xué)習(xí)策略。

2.“方法”維度

教師已經(jīng)給學(xué)生設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)，即“通過觀察設(shè)計(jì)出一個(gè)合理的水火箭”，并為學(xué)生搭建了腳手架。當(dāng)所有小組設(shè)計(jì)制作完畢，各小組制作的水火箭依次在發(fā)射架上發(fā)射，教師需要引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察水火箭在飛行過程中可能遇到的問題。第一種，水火箭制作得不牢固，有些零部件在飛行活動(dòng)過程中會(huì)脫落，這種問題各小組一般能自行解決；第二種，水火箭飛行距離較短，這與水火箭內(nèi)部存儲(chǔ)水量的多少有關(guān)；第三種，水火箭在空中不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，這是因?yàn)閷W(xué)生在設(shè)計(jì)過程中并未充分考慮到水火箭尾翼的作用，尾翼的安裝隨意性較強(qiáng)；第四種，水火箭飛行軌跡與原定數(shù)據(jù)之間的偏差較大，學(xué)生并未真正理解火箭頭的作用，以及制作時(shí)沒有達(dá)到水火箭箭身的技術(shù)要求。各組發(fā)射完成后，學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和遇到的問題，通過討論總結(jié)完成完善設(shè)計(jì)任務(wù)的思路。

本節(jié)課教師的指導(dǎo)貫穿于整個(gè)學(xué)習(xí)過程，教師引導(dǎo)學(xué)生通過觀察發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題。在執(zhí)行任務(wù)過程中，教師不斷督促學(xué)生自我反思，完成任務(wù)后進(jìn)行小組討論，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，使學(xué)生對(duì)水火箭的飛行原理有了深入的理解。學(xué)生在執(zhí)行任務(wù)的過程中通過互相幫助、互相指導(dǎo)解決問題，積累了知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，完成任務(wù)后，學(xué)生進(jìn)行反思和總結(jié)，通過清晰表達(dá)進(jìn)一步鞏固知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

3.“順序”維度

教師要求學(xué)生根據(jù)觀察到的現(xiàn)象分析如何根據(jù)水火箭飛行的原理進(jìn)一步改進(jìn)原有設(shè)計(jì)，同時(shí)教師還要引導(dǎo)學(xué)生掌握尾翼、火箭頭以及箭身等各部分具體的作用。

在水火箭制作與發(fā)射的過程中，教師提供的任務(wù)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由教師演示到學(xué)生設(shè)計(jì)制作，由粗略的水火箭能飛到符合飛行軌跡的精細(xì)化設(shè)計(jì)。這時(shí)候，學(xué)生在任務(wù)中還是會(huì)遇到各種問題，首次發(fā)射成功的小組可以作為助教，指導(dǎo)設(shè)計(jì)不合理的小組完成任務(wù)。

在增加多樣性方面，本節(jié)活動(dòng)課包括設(shè)計(jì)、制作和發(fā)射三個(gè)方面內(nèi)容，學(xué)生采用了小組討論分析、合作設(shè)計(jì)和成果檢驗(yàn)等多種方法。在全局技能優(yōu)于局部技能方面，本節(jié)課目標(biāo)明確，教師呈現(xiàn)完整作品，學(xué)生對(duì)目標(biāo)有清晰認(rèn)識(shí)，訓(xùn)練了學(xué)生的觀察能力、思維能力以及動(dòng)手能力。

4.“社會(huì)性”維度

整個(gè)活動(dòng)過程中，教師提供了多個(gè)任務(wù)讓學(xué)生在小組內(nèi)討論分析，同時(shí)考查學(xué)生如何完成任務(wù)、是否進(jìn)行有效操作，考查學(xué)生遇到問題后如何分析問題，聽取學(xué)生的反饋。當(dāng)所有小組合作完成任務(wù)后再次進(jìn)行發(fā)射，教師選出有代表性的小組分享設(shè)計(jì)理念，總結(jié)成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)。

最后，教師安排新任務(wù)，回家后學(xué)生運(yùn)用本節(jié)課所學(xué)理論知識(shí)，利用廢舊礦泉水瓶設(shè)計(jì)未來水火箭，并把圖片上傳，由教師整理后分享給大家欣賞和評(píng)論。

本節(jié)課，每個(gè)小組都是一個(gè)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)在不斷磨合中相互包容理解，每位成員都為了水火箭能夠成功飛天而不懈奮斗。各小組之間也互相幫助，分享經(jīng)驗(yàn)。小組間既有合作又有競(jìng)爭(zhēng)，學(xué)生在真實(shí)的情境中獲得了知識(shí)和技能，同時(shí)在發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程中能夠獲得成就感。學(xué)生作品上傳到基地公眾號(hào)，也反映了“社會(huì)性”維度在本節(jié)課中的應(yīng)用。

認(rèn)知學(xué)徒制圍繞四個(gè)維度展開，以學(xué)生為中心，旨在培養(yǎng)具有高階思維的學(xué)習(xí)者，引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中完成任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生在完成任務(wù)的過程中發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，這與教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者的理念是一致的。因此，在實(shí)踐基地活動(dòng)中運(yùn)用這一理論可以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)和技能的動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生形成創(chuàng)新思維，培養(yǎng)創(chuàng)新型學(xué)生。